开放式激光振镜+运动控制器(五):ZMC408SCAN控制器

今天,正运动小助手给大家分享一下运动控制器之zmc408scan的硬件接口。
一zmc408scan硬件介绍
1.功能介绍
      zmc408scan总线控制器支持ethercat总线连接,支持最多达8轴运动控制,支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等;采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。zmc408scan总线控制器支持脉冲轴/总线轴/振镜轴混合插补。
zmc408scan系列运动控制器支持以太网,rs232通讯接口和电脑相连,接收电脑的指令运行,可以通过can总线去连接各个扩展模块,从而扩展输入输出点数或运动轴。
zmc408scan系列运动控制卡的应用程序可以使用 vc,vb,vs,c++,c#等软件来开发,程序运行时需要动态库zmotion.dll。调试时可以把zdevelop软件同时连接到控制器,从而方便调试、方便观察。
      2.硬件接口
本地脉冲轴说明
3.ipg激光器控制
      ipg激光器使用模拟量控制能量,输出信号为24v高电压控制激光器输出,因此控制器本身带有一个特殊24v控制接口,内置模拟量控制激光器的动作,可通过接口直接与激光器相连接,控制对应动作。
      408scan控制器ipg接口功能:
      (1)可通过直接控制器发送激光,红光,使能等输出信号进行操作激光器让激光器进行对应响应。
      (2)db口中带有16位模拟量输入输出,精准控制能量输出大小。
      (3)可接收激光器信号,显示in作出对应响应。
      4.fiber激光器控制过程
      为了扩展控制其他类型激光器,408scan控制器本体上增设有一个扩展接口,目前可支持扩展fiber激光器类型,通过扩展接口进行连接扩展板,转换ttl信号后进行对应控制激光器的激光使能,红光开关以及8位数字量控制能量,使用指令配置exio接口,配置连接扩展板。
      exio扩展接口介绍:exio同时映射到输入与输出。
      指令原型:exio_dir(isel, dirbit)
      isel: -0(指定激光器类型,目前只支持fiber激光器)
      dirbit: 按位设置是否输出, 0- 输入, 1-输出。(自定义配置转接口对应的信号类型)。 
      exio接口经转换板转接之后,对应激光器引脚如表所示,表中红色字体为输入信号,其他为输出信号。因此,需要通过指令exio_dir进行配置对应位映射输入输出。
5.振镜控制过程
激光振镜是一种专门用于激光加工领域的特殊的运动器件,激光振镜头内包含的主要元件是激光发生器,两个电机和两个振镜片,它靠两个电机分别控制两个振镜片x和y反射激光,形成xy平面的运动,这两个电机使用控制器上的振镜轴接口控制。
      激光振镜不同于一般的电机,激光振镜具有非常小的惯量,且在运动的过程中负载非常小,只需要带动反射镜片,系统的响应非常快。
zmc408scan支持xy2-100振镜协议,支持运动控制与振镜联合插补运动。同时支持xy2-100e振镜协议,支持瑞雷振镜闭环,振镜运动过程中会实施反馈mpos的振镜位置,可通过读取的位置进行对应处理实现闭环,并且会对应报警。
      上位机通过网口与控制器相连,通过xy2-100振镜协议进行控制振镜轴的运动,通过总线协议或者脉冲模式控制伺服轴运动。
      使用zmc408scan控制器的振镜轴接口连接激光振镜头,每个振镜轴接口内包含两路振镜通道信号,分别控制振镜片x、y的偏转,从而控制了激光打到工件的位置。
4.控制器pwm模拟量介绍
      zmc408scan的激光电源接口内置输出口8,9控制激光器输出可配置pwm,pwm 输出受正常输出功能的控制,只有输出口状态on的时候pwm才能实际输出,这样可以用来控制激光能量。
zmc408scan控制器存在三路模拟量输入输出,可进行控制激光器能量输出,其中两路在控制器端口上,模拟量精度为12位。还有一路模拟量在激光电源接口上面,专门控制ipg的激光器能量,模拟量精度为16位。(zmc408scan内部da采用了内部电源) 
      5.控制器基本信息
      轴0-3为普通脉冲轴,振镜0为轴4、轴5控制振镜xy,振镜1为轴6、轴7控制xy。
二c++进行振镜+运动控制开发
1.新建mfc项目并添加函数库
      (1)在vs2015菜单“文件”→“新建”→ “项目”,启动创建项目向导。
      (2)选择开发语言为“visual c++”和程序类型“mfc应用程序”。
      (3)点击下一步即可。
      (4)选择类型为“基于对话框”,下一步或者完成。
      (5)找到厂家提供的光盘资料,路径如下(64位库为例)。
      a.进入厂商提供的光盘资料找到“8.pc函数”文件夹,并点击进入。
      b.选择“函数库2.1”文件夹。
c.选择“windows平台”文件夹。
      d.根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。
      e.解压c++的压缩包,里面有c++对应的函数库。
      f.函数库具体路径如下。
      (6)将厂商提供的c++的库文件和相关头文件复制到新建的项目里面。
      (7)在项目中添加静态库和相关头文件。
      a.先右击项目文件,接着依次选择:“添加”→“现有项”。
      b.在弹出的窗口中依次添加静态库和相关头文件。
      (8)声明用到的头文件和定义控制器连接句柄。
      至此项目新建完成,可进行mfc项目开发。
      2.查看pc函数手册,熟悉相关函数接口
      (1)pc函数手册也在光盘资料里面,具体路径如下:“光盘资料\8.pc函数\函数库2.1\zmotion函数库编程手册 v2.1.pdf”
      (2)链接控制器,获取链接句柄。
      zaux_openeth()接口说明:
(3)振镜运动接口。
      为振镜运动单独封装了一个运动接口,使用movescanabs指令进行运动,采用force_speed参数设置运动过程中的速度,运动过程中基本不存在加减速过程,支持us级别的时间控制。
      3.mfc开发控制器振镜运动例程
(1)例程界面如下。
(2)链接按钮的事件处理函数中调用链接控制器的接口函数zaux_openeth(),与控制器进行链接,链接成功后启动定时器1监控控制器状态。
//网口链接控制器
void csingle_move_dlg::onopen()
{
    char   buffer[256]; 
    int32 iresult;
    //如果已经链接,则先断开链接
    if(null != g_handle)
    {
        zaux_close(g_handle);
        g_handle = null;
    }
    //从ip下拉框中选择获取ip地址
    getdlgitemtext(idc_iplist,buffer,255);
    buffer[255] = '\0';
    //开始链接控制器
    iresult = zaux_openeth(buffer, &g_handle);
    if(err_success != iresult)
    {
        g_handle = null;
        messagebox(_t(链接失败));
        setwindowtext(未链接);
        return;
    }
    //链接成功开启定时器1
    setwindowtext(已链接);
    settimer( 1, 100, null );  
}
(3)通过定时器监控控制器状态。
void csingle_move_dlg::ontimer(uint_ptr nidevent) 
{
    // todo: add your message handler code here and/or call default
    if(null == g_handle)
    {
        messagebox(_t(链接断开));
        return ;
    }
    if(1 == nidevent)
    {
        cstring string;
        float position = 0;
        zaux_direct_getdpos( g_handle,m_naxis,&position);          //获取当前轴位置
        string.format(振镜x轴当前位置:%.2f, position );
        getdlgitem( idc_curpos )->setwindowtext( string );
        float nowsp = 0;
        zaux_direct_getvpspeed( g_handle,m_naxis,&nowsp);          //获取当前轴速度
        string.format(振镜x轴当前速度:%.2f, nowsp );
        getdlgitem( idc_curspeed)->setwindowtext( string );
        zaux_direct_getdpos(g_handle, m_naxis+1, &position);          //获取当前轴位置
        string.format(振镜y轴当前位置:%.2f, position);
        getdlgitem(idc_curpos2)->setwindowtext(string);
        zaux_direct_getvpspeed(g_handle, m_naxis+1, &nowsp);          //获取当前轴速度
        string.format(振镜y轴当前速度:%.2f, nowsp);
        getdlgitem(idc_curspeed2)->setwindowtext(string);
        int status = 0; 
        zaux_direct_getifidle(g_handle, m_naxis,&status);           //判断当前轴状态
        if (status == -1)
        {
            getdlgitem( idc_curstate )->setwindowtext( 当前状态:停  止 );
        }
        else
        {
            getdlgitem( idc_curstate )->setwindowtext( 当前状态:运动中 );
        }
}
    cdialog::ontimer(nidevent);
}
(4)通过启动按钮的事件处理函数获取编辑框的移动轨迹,并设置振镜轴参数操作振镜轴运动。
void csingle_move_dlg::onstart()        //启动运动
{
    if(null == g_handle)
    {
        messagebox(_t(链接断开状态));
        return ;
    } 
    updatedata(true);//刷新参数  
    int status = 0; 
    zaux_direct_getifidle(g_handle, m_naxis,&status);           //判断当前轴状态
    if (status == 0) //已经在运动中
    {
        return; 
    }
    //设定轴类型 1-脉冲轴类型   
    for (int i = 4; i getwindowtext(str);
    float dbx = atof(str);
    getdlgitem(idc_edit_posy1)->getwindowtext(str);
    float dby = atof(str);
    float dposlist[2] = { dbx ,dby};
    zaux_movescanabs(2, axislist, dposlist);
    getdlgitem(idc_edit_posx2)->getwindowtext(str);
    dbx = atof(str);
    getdlgitem(idc_edit_posy2)->getwindowtext(str);
    dby = atof(str);
    dposlist[0] = dbx;
    dposlist[1] = dby;
    zaux_movescanabs(2, axislist, dposlist);
    getdlgitem(idc_edit_posx3)->getwindowtext(str);
    dbx = atof(str);
    getdlgitem(idc_edit_posy3)->getwindowtext(str);
    dby = atof(str);
    dposlist[0] = dbx;
    dposlist[1] = dby;
    zaux_movescanabs(2, axislist, dposlist);  
    getdlgitem(idc_edit_posx4)->getwindowtext(str);
    dbx = atof(str);
    getdlgitem(idc_edit_posy4)->getwindowtext(str);
    dby = atof(str);
    dposlist[0] = dbx;
    dposlist[1] = dby;
    zaux_movescanabs(2, axislist, dposlist);
    getdlgitem(idc_edit_posx5)->getwindowtext(str);
    dbx = atof(str);
    getdlgitem(idc_edit_posy5)->getwindowtext(str);
    dby = atof(str);
    dposlist[0] = dbx;
    dposlist[1] = dby;
    zaux_movescanabs(2, axislist, dposlist);
    updatedata(false);  
}
(5)通过断开按钮的事件处理函数来断开与控制卡的连接。
void csingle_move_dlg::onclose()        //断开链接
{
    // todo: add your control notification handler code here
    if(null != g_handle)
    {
        killtimer(1);            //关定时器
        killtimer(2);
        zaux_close(g_handle);
        g_handle = null;
        setwindowtext(未链接);
    }
}
(6)通过坐标清零按钮的事件处理函数移动振镜轴到中心零点位置,不直接使用dpos=0,修改振镜轴坐标回零
void csingle_move_dlg::onzero()          //清零坐标
{
    if(null == g_handle)
    {
        messagebox(_t(链接断开状态));
        return ;
    }
    // todo: add your control notification handler code here
    int axislist[2] = { 4,5 };
    float dposlist[2] = { 0 };
    zaux_direct_moveabs(g_handle,2,axislist,dposlist);        //设置运动回零点
}
三调试与监控
编译运行例程,同时通过zdevelop软件连接控制器对控制器状态进行监控。
1.zdevelop软件连接控制器监控控制器的状态,查看振镜轴对应参数,并可搭配示波器检测振镜轨迹。
      设置振镜轴运动,首先需要将轴类型配置成21振镜轴类型,并对应配置振镜轴的速度加减速等参数才可操作振镜进行运动。
      2.通过zdevelop软件的示波器监控振镜运动运行轨迹。
      本次,正运动技术开放式激光振镜+运动控制器(五):zmc408scan控制器硬件介绍,就分享到这里。


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